DE69107145T2 - Canned motor. - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gekapselten oder Spaltrohrmotor, wobei eine dünne, antikorrosive bzw. korrosionsbeständige zylindrische Auskleidung oder ein derartiger Behälter in einen Motorstator eingesetzt wird, um den Stator von einer Flüssigkeit zu isolieren bzw. zu trennen, und sie betrifft insbesondere die Struktur einer Statorkaminer des gekapselten oder Spaltrohrmotors.The present invention relates to a canned motor in which a thin anti-corrosive cylindrical liner or container is inserted into a motor stator to insulate the stator from a liquid, and particularly relates to the structure of a stator chamber of the canned motor.
In Fig. 2 ist ein herkömmlicher gekapselter Motor gezeigt zur Verwendung in einer Tiefbohrungspumpe. Der gekapselte Motor ist bereit zum Anbringen bzw. Befestigen eines Pumpenkörpers oder einer Last (nicht gezeigt) an einem in der Abbildung oberen Wellenende. Der Motor umfaßt eine Statorkammer, die integral durch Schweißen aufgebaut ist, einen Statorkern 101, einen Rahinen oder einen Außenseitenbehälter 102, einen Innenseitenbehälter 103, eine Endplatte auf der Lastseite (Strom- oder Leistungskabelherausführungsseite) bzw. Lastseitenendplatte 104 und eine Endplatte gegenüber der Lastseite bzw. Gegenlastseitenendplatte 105, Lagerbügel 106 und 107, die auf einer Lastseite bzw. einer Gegenlastseite der Statorkammer angebracht sind, einen Rotor 108 und eine Welle 109, die einen Rotator bilden, ein unteres Schublager 110 zum axialen Tragen des Rotators, und ein Schublagergehäuse 111 zum Beinhalten des Schublagers 110 darin, wobei der Innenseitenbehälter 103, der innerhalb des Stators angebracht oder befestigt ist, in einen jeweiligen Innenseitenumfangsteil der Lastseitenendplatte 104 bzw. der Gegenlastseitenendplatte 105 eingepaßt oder angebracht ist und daran geschweißt ist, wie es durch w in Fig. 2a gezeigt ist.In Fig. 2, a conventional enclosed motor is shown for use in a downhole pump. The enclosed motor is ready for attachment or fastening of a pump body or load (not shown) to a shaft end at the top in the figure. The motor comprises a stator chamber integrally constructed by welding, a stator core 101, a frame or an outside container 102, an inside container 103, a load side (power cable lead-out side) end plate 104 and an end plate opposite the load side or counter load side end plate 105, bearing brackets 106 and 107 mounted on a load side and a counter load side of the stator chamber, respectively, a rotor 108 and a shaft 109 constituting a rotator, a lower thrust bearing 110 for axially supporting the rotator, and a thrust bearing housing 111 for containing the thrust bearing 110 therein, the inside container 103 mounted or fixed inside the stator being fitted into a respective inside peripheral part of the load side end plate 104. or the counter load side end plate 105 and is welded thereto as shown by w in Fig. 2a.
Ein Radiallager 112 und eine Wellendichtung 113 zum Abdichten einer Flüssigkeit (reines Wasser etc.), welche in dem Motor eingeschlossen ist, bezüglich eines Kontakts mit einem externen Strömungsmittel sind auf dem oberen Lastseitenlagerbügel 106 angebracht bzw. befestigt und ein Sauggehäuse der Pumpe (nicht gezeigt) ist auf einem oberen Teil des Lagerbügels 106 angebracht. Ferner ist ein Anbringungs- oder Befestigunggebiet für ein Strom- oder Leistungskabel 114 auf der Lastseitenendplatte 104 der Statorkammer und dem Lagerbügel 106 vorgesehen.A radial bearing 112 and a shaft seal 113 for sealing a liquid (pure water, etc.) which is in the motor from contact with an external fluid are mounted on the upper load side bearing bracket 106, and a suction casing of the pump (not shown) is mounted on an upper part of the bearing bracket 106. Further, a mounting area for a power cable 114 is provided on the load side end plate 104 of the stator chamber and the bearing bracket 106.
Andererseits ist eine Membran 115 zum Absorbieren von Expansion und Kontraktion bzw. Ausdehnung und Zusammenziehen entsprechend einer Temperaturänderung einer in dem Motor eingeschlossenen Flüssigkeit auf dem unteren Teil des Schublagergehäuses 111 angebracht.On the other hand, a diaphragm 115 for absorbing expansion and contraction corresponding to a temperature change of a liquid enclosed in the engine is mounted on the lower part of the thrust bearing housing 111.
Da der Lastseitenlagerbügel 106 und der Gegenlastseitenlagerbügel 107 zum Befestigen bzw. Anbringen der Lager in dem oben beschriebenen, herkömmlichen gekapselten oder Spaltrohrmotor jedoch auf der Lastseitenendplatte 104 und der Gegenlastseitenendp1atte 105 der Statorkammer, welche eine Statoranordnung bilden, angeordnet sind, ergeben sich die folgenden Probleme in unvermeidbarer Weise.However, since the load side bearing bracket 106 and the counter load side bearing bracket 107 for fixing the bearings in the above-described conventional canned motor are arranged on the load side end plate 104 and the counter load side end plate 105 of the stator chamber which form a stator assembly, the following problems inevitably arise.
(i) Die Anzahl von Komponenten zum Herstellen eines Motors ist erhöht und daher ist es schwierig, den Motor kompakt zu machen, und ein Zusammenbau des Motors ist aufwendig bzw. schwierig.(i) The number of components for manufacturing an engine is increased and therefore it is difficult to make the engine compact and assembly of the engine is laborious or difficult.
(ii) Während das Vorsehen von genügend Raum zum Verbinden des Kabels 114 und einer Statorwindung 101a innerhalb der Statorkammer auf der Lastseite oder der Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite notwendig ist, ist der Raum in der Statorkammer begrenzt durch das Vorsehen der Endplatte 104 und somit muß die Statorkammer axial langgestreckt bzw. verlängert werden, um ausreichend Raum zum Verbinden der Windung 101a mit dem Strom- oder Leistungskabel 114 sicherzustellen und daher wird die Motorgröße in axialer Richtung vergrößert.(ii) While it is necessary to provide sufficient space for connecting the cable 114 and a stator winding 101a within the stator chamber on the load side or the power cable lead-out side, the space in the stator chamber is limited by the provision of the end plate 104 and thus the stator chamber must be axially elongated to provide sufficient space for connecting the winding 101a to the power cable 114 and therefore the motor size is increased in the axial direction.
(iii) Da die Lagerbügel 106 und 107 auf der Lastseite bzw. der Gegenlastseite der Statoranordnung eingesetzt bzw. angebracht sind, kann eine zufriedenstellende Wärmestrahlung von den gegenüberliegenden Enden der Statorkammer nicht erwartet werden, und daher hängt ein Kühlen des gekapselten Motors wesentlich von der Strahlung von nur einer Außenumfangsoberfläche der Statorkammer ab(iii) Since the bearing brackets 106 and 107 are fitted on the load side and the counter load side of the stator assembly, respectively, satisfactory heat radiation from the opposite ends of the stator chamber cannot be expected and, therefore, cooling of the canned motor depends essentially on radiation from only one outer peripheral surface of the stator chamber
Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung der oben erwähnten Probleme gerichtet, die dem Stand der Technik innewohnen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen gekapselten oder Spaltrohrmotor vorzusehen, der mit einer Statorkammer ausgerüstet ist, wobei die Anzahl der Komponenten oder Bauteile, die zum Herstellen eines Motors benötigt werden, vermindert wird, wobei ein Raum zum Verbinden einer Statorwindung mit einem Strom- oder Leistungskabel in ausreichender Weise sichergestellt werden kann, ohne den Bedarf des Verlängerns oder Langstreckens einer Statorkammer in axialer Richtung und wobei eine gute Wärmestrahlung von dem lastseitigen Ende bzw. Lastseitenende der Statoranordnung erwartet werden kann.The present invention is directed to solving the above-mentioned problems inherent in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a canned motor equipped with a stator chamber, wherein the number of components required to manufacture a motor is reduced, a space for connecting a stator winding to a power cable can be sufficiently secured without the need for extending a stator chamber in the axial direction, and good heat radiation can be expected from the load-side end of the stator assembly.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Endplatte auf einer Lastseite oder einer Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite, die eine Statorkammer des gekapselten Motors bildet, integral mit einein Lagerbügel zum Tragen eines Rotors und einer Welle darauf strukturiert bzw. ausgebildet ist, und daß ein Stator-Innenseitenbehälter an einem inwärtigen bzw. nach innen weisenden Endteil eines Lagervorsprungs bzw. -ansatzes des Lagerbügels auf der Lastseite geschweißt ist. Ein Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsanschluß kann in einem Teil eines Raums zwischen der Endplatte auf der Lastseite vorgesehen sein, und zwar integral ausgebildet mit dem Lagerbügel und einer Spulenendoberfläche der Statorspule bzw. -windung.To achieve the above object, the present invention is characterized in that an end plate on a load side or a power cable lead-out side constituting a stator chamber of the canned motor is structured integrally with a bearing bracket for supporting a rotor and a shaft thereon, and a stator inner side container is welded to an inward end portion of a bearing projection of the bearing bracket on the load side. Power cable lead-out terminal may be provided in a part of a space between the end plate on the load side, integrally formed with the bearing bracket and a coil end surface of the stator coil.
Da die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben konstruiert ist, werden eine Endplatte und ein Lgerbügel auf der Lastseite aus einer einzigen Komponente hergestellt und es werden keine Befestigungsmittel dafür benötigt. Somit wird die Anzahl von Komponenten oder Bauteilen zum Herstellen eines gekapselten Motors vermindert, was ermöglicht, daß der Motor mittels eines einfachen Zusammenbauvorgangs kompakt hergestellt werden kann. Auch wird Wärme, die von der Statorkammer zur Zeit des Betriebs erzeugt wird, extern bzw. nach außen (an ein externes Strömungsmittel) abgestrahlt, und zwar direkt durch eine einzige Schalen- oder Mantelstruktur auf der Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite (Lastseite), wobei die Mantel- bzw. Schalenstruktur von der Endplatte und dem Lagerbügel gebildet wird. Dementsprechend wird eine Wärmestrahlung verbessert.Since the present invention is constructed as described above, an end plate and a bearing bracket on the load side are made of a single component and no fasteners are required therefor. Thus, the number of components or parts for making a canned motor is reduced, enabling the motor to be made compact by a simple assembly process. Also, heat generated from the stator chamber at the time of operation is radiated externally (to an external fluid) directly through a single shell structure on the power cable lead-out side (load side), the shell structure being formed by the end plate and the bearing bracket. Accordingly, heat radiation is improved.
Da ein Stator-Innenseitenbehälter mittels Schweißen an einem inwärtigen bzw. nach innen weisenden Endteil des Lagervorsprungs bzw. -ansatzes des Lagerbügels angebracht oder befestigt ist, wird ferner der Abstand zwischen einer Statorkernendoberfläche und der Behälterschweißzone verkürzt und der Behälter wird dadurch in der Länge verkleinert. Da ein Raum zwischen dem obersten Teil der Endplatte, die integral mit dem Lagerbügel ausgebildet ist, und einem Statorspulenendteil relativ groß bzw. breit gemacht werden kann, kann ferner ein Raum zum Vorsehen eines Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsanschlusses und zum Verbinden des Strom- bzw. Leistungskabels mit der Statorspule leicht erhalten werden ohne Verlängern der Statorkammer in einer axialen Richtung.Furthermore, since a stator inner side container is attached or fixed by welding to an inward end portion of the bearing projection of the bearing bracket, the distance between a stator core end surface and the container welding zone is shortened and the container is thereby reduced in length. Furthermore, since a space between the uppermost portion of the end plate formed integrally with the bearing bracket and a stator coil end portion can be made relatively wide, a space for providing a power cable lead-out terminal and for connecting the power cable to the stator coil can be easily obtained without extending the stator chamber in an axial direction.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand veranschaulichender Beispiele gezeigt ist.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings in which a preferred embodiment of the present invention is shown by way of illustrative examples.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines gekapselten oder Spaltrohrmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a canned motor according to an embodiment of the present invention;
Fig. 1a ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Schnitts A von Fig. 1;Fig. 1a is an enlarged sectional view of a section A of Fig. 1;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht als Beispiel des Standes der Technik; undFig. 2 is a longitudinal sectional view as an example of the prior art; and
Fig. 2a ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Schnitts A von Fig. 2.Fig. 2a is an enlarged sectional view of a section A of Fig. 2.
Als nächstes wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines gekapselten oder Spaltrohrmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a canned motor according to an embodiment of the present invention.
In der Abbildung ist eine Statorkammer integral aufgebaut aus einem Statorkern 1, einem Rahmen oder Außenseitenbehälter 2, einem Innenseitenbehälter 3, einer Lastseitenendplatte 4 bzw. einer Endplatte 4 auf einer Lastseite (Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite), und einer Gegenlastseitenendplatte 5 bzw. einer Endplatte 5 gegenüber der Lastseite, und zwar durch Schweißen von jedem davon. Jedoch ist die Lastseitenendplatte 4 integral mit dem herkömmlichen Lagerbügel (106 in Fig. 2) strukturiert bzw. ausgebildet, und ein Anbringungs- bzw. Befestigungsgebiet eines Strom- oder Leistungskabels 14 ist an einem oberen Eckteil davon vorgesehen und ein Lagervorsprung bzw. -ansatz 4c, welcher ein Radiallager 12 und eine Wellendichtung 13 trägt, ist an einem Mittelteil davon vorgesehen.In the figure, a stator chamber is integrally constructed of a stator core 1, a frame or outside container 2, an inside container 3, a load side end plate 4 on a load side (power cable lead-out side), and a counter load side end plate 5 opposite to the load side by welding each of them. However, the load side end plate 4 is structured integrally with the conventional bearing bracket (106 in Fig. 2), and an attachment area of a power cable 14 is provided at an upper corner part thereof, and a bearing boss 4c which is a radial bearing 12 and a shaft seal 13 is provided at a central part thereof.
Wie in Fig. 1a in Vergrößerung gezeigt ist, werden dann die Lastseitenendplatte 4 und der Innenseitenbehälter 3 zusammengebaut bzw. aneinander befestigt durch Einpassen bzw. Anbringen und Schweißen w des Innenseitenbehälters 3 auf einen Außenumfangsteil eines Zylinders 4a, der auf einem inneren Endteil des Lagervorsprungs 4c des Lagerbügels vorgesehen ist, welcher integral mit der Lastseitenendplatte 4 ausgebildet ist.Then, as shown in Fig. 1a in enlargement, the load side end plate 4 and the inside container 3 are assembled or fixed to each other by fitting or welding the inside container 3 onto an outer peripheral part of a cylinder 4a provided on an inner end part of the bearing projection 4c of the bearing bracket which is integrally formed with the load side end plate 4.
Ferner bildet die Lastseitenendplatte 4 eine obere Spulenkammer b auf einem oberen Teil der Statorkammer, und ein Teil davon ist radial nach innen und oben ausgedehnt bis zu einem Außenumfangsteil des Lagervorsprungs 4c, um einen ausgedehnten Raum d zum Vorsehen eines Herausführungsanschlusses 14a des Strom- bzw. Leistungskabels 14 darin vorzusehen. Dann bezeichnet in der Abbildung ein Bezugszeichen 8 einen Rotor, 9 bezeichnet eine Welle und 10 bezeichnet ein Schublager.Further, the load side end plate 4 forms an upper coil chamber b on an upper part of the stator chamber, and a part thereof is radially inward and upwardly extended to an outer peripheral part of the bearing projection 4c to provide an extended space d for providing a lead-out terminal 14a of the power cable 14 therein. Then, in the figure, a reference numeral 8 denotes a rotor, 9 denotes a shaft, and 10 denotes a thrust bearing.
Wie oben beschrieben wurde, und gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Anzahl von Komponenten bzw. Bauteilen zum Herstellen eines gekapselten Motors vermindert werden, da die Endplatte 4 auf der Lastseite oder der Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite integral mit dem Lagerbügel ausgebildet bzw. strukturiert ist, um eine einzige Mantel- oder Schalenstruktur zu besitzen, und somit ist eine Miniaturisierung des Motors möglich, und Wärme wird axial direkt von der Endplatte 4 der einzigen Mantel- bzw. Schalenstruktur abgestrahlt, um einen Strahlungseffekt zu verbessern.As described above, according to the shown embodiment, since the end plate 4 on the load side or the power cable lead-out side is structured integrally with the bearing bracket to have a single shell structure, the number of components for manufacturing an enclosed motor can be reduced, and thus miniaturization of the motor is possible, and heat is axially directly radiated from the end plate 4 of the single shell structure to improve a radiation effect.
Ferner ist der Innenseitenbehälter 3 an einem Außenumfangsteil des unteren Endzylinders 4a des Lagervorsprungs bzw. -ansatzes 4c, welcher integral mit der Lastseitenendplatte 4 ausgebildet ist, eingepaßt bzw. angebracht und geschweißt w, und daher kann ein Abstand zwischen einer Statorkernendoberfläche 1b und der Schweißzone b gekürzt werden, und somit kann der Innenseitenbehälter 3 in seiner Länge vermindert werden.Further, the inner side container 3 is fixed to an outer peripheral part of the lower end cylinder 4a of the bearing projection 4c which is integral with the load side end plate 4 is fitted and welded w, and therefore, a distance between a stator core end surface 1b and the welding zone b can be shortened, and thus the inside container 3 can be reduced in length.
Dann kann der Raum d zwischen dem obersten Teil der Endplatte 4 auf der Lastseite und der Kernendoberfläche lb bis zum Lagervorsprung 4c radial nach innen ausgedehnt werden, um einen relativ weiten bzw. breiten Raum zu haben, und daher ist der Raum d verfügbar, um den Strombzw. Leistungskabelherausführungsanschluß 14a darin vorzusehen und auch um eine Verbindung zwischen dem Kabel 14 und einer Statorwindung 1a darin vorzusehen. Da die Länge der Statorkammer in einer axialen Richtung vermindert werden kann, kann ferner nicht nur der Motor miniaturisiert werden, sondern es kann auch der Kühleffekt des Motors verbessert werden.Then, the space d between the uppermost part of the end plate 4 on the load side and the core end surface 1b up to the bearing projection 4c can be expanded radially inward to have a relatively wide space, and therefore the space d is available to provide the power cable lead-out terminal 14a therein and also to provide a connection between the cable 14 and a stator winding 1a therein. Furthermore, since the length of the stator chamber in an axial direction can be reduced, not only the motor can be miniaturized but also the cooling effect of the motor can be improved.
Die Lastseitenendplatte wird vorzugsweise mittels Präzisionsgießen hergestellt, jedoch ist dies nicht notwendig darauf beschränkt und Preßformen kann auch verwendet werden.The load side end plate is preferably manufactured by precision casting, but this is not necessarily limited to this and press forming can also be used.
Wie in Einzelheiten oben beschrieben wurde gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die folgenden Wirkungen bzw. Effekte erreicht:As described in detail above, according to the embodiment shown, the following effects are achieved:
(i) Da die Endplatte auf einer Lastseite oder einer Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite, die eine Statorkammer des gekapselten Motors bildet, integral mit dem Lagerbügel strukturiert bzw. ausgebildet ist, der einen Rotor und eine Welle darauf trägt, können die Komponenten bzw. Bauteile zum Herstellen eines gekapselten Motors verringert bzw. vermindert werden und der Zusammenbau wird einfach gemacht, und eine Wärmestrahlung von der Endoberfläche der Statorkammer auf der Strom- bzw. Leistungskabelherausführungsseite kann verbessert werden.(i) Since the end plate on a load side or a power cable lead-out side forming a stator chamber of the canned motor is structured integrally with the bearing bracket supporting a rotor and a shaft thereon, the components for manufacturing a canned motor can be reduced and the assembly is made easy, and heat radiation from the end surface of the stator chamber on the Power cable exit side can be improved.
(ii) Da der Innenseitenstatorbehälter mittels Schweißen auf dem Außenumfang eines inwärtigen bzw. nach innen weisenden Endteils des Lagervorsprungs des Lagerbügels angebracht bzw. befestigt ist, kann ein Abstand zwischen der Statorkernendoberfläche und der Behälterschweißzone verkürzt werden, und daher kann die Behälterlänge klein gemacht werden.(ii) Since the inside stator tank is attached to the outer periphery of an inward end portion of the bearing projection of the bearing bracket by welding, a distance between the stator core end surface and the tank welding zone can be shortened, and therefore the tank length can be made small.
(iii) Ferner wird ein Raum zwischen der Endplatte auf der Stromkabelherausführungsseite, welche integral mit dem Lagerbügel und der Statorkernendoberfläche ausgebildet ist, relativ breit bzw. weit, und daher kann der Raum nicht nur zum Vorsehen eines Stromkabelherausführungsanschlusses darin verwendet werden, sondern auch zum Verbinden des Stromkabels mit der Kabelwindung darin, und zwar ohne Vergrößern der axialen Länge des Motors, und somit kann der Motor klein gemacht werden.(iii) Further, a space between the end plate on the power cable lead-out side which is integrally formed with the bearing bracket and the stator core end surface becomes relatively wide, and therefore the space can be used not only for providing a power cable lead-out terminal therein but also for connecting the power cable to the cable winding therein without increasing the axial length of the motor, and thus the motor can be made small.
Während die Beschreibung in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auf die Struktur Bezug genommen hat, wobei die Endplatte und der Lagerbügel nur auf der Lastseite integral ausgebildet sind, um eine einzige Mantel- bzw. Schalenstruktur zu bilden, ist die Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt, und die Endplatte und der Lagerbügel auf der Gegenlastseite kann ferner integral ausgebildet sein, um eine einzige Mantel- bzw. Schalenstruktur zu bilden, und der Innenseitenbehälter kann an dem Lagervorsprung bzw. -ansatz des Gegenlastseitenlagerbügels bzw. des Lagerbügels gegenüber der Lastseite geschweißt werden.While the description in the above-described embodiment has referred to the structure in which the end plate and the bearing bracket are integrally formed only on the load side to form a single shell structure, the invention is not necessarily limited thereto, and the end plate and the bearing bracket on the counter load side may further be integrally formed to form a single shell structure, and the inner side container may be welded to the bearing projection of the counter load side bearing bracket opposite to the load side.
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